论文范文(1)

毕业论文（设计）报告

SBR法处理煤气化

与甲醇废水的运行和控制

学    生：      张 力       

指导教师：         

专    业：环境监测与治理技术

班    级：      环测0501    

2008年 5 月 30 日

黄河水利职业技术学院

学生毕业设计指导教师意见

设计课题：

通过对永煤集团龙宇煤化工企业煤气化与甲醇废水的研究，概述了煤气化与甲醇废水的来源、特点及对该类废水处理工艺的研究和应用现状。通过实际工程调试，较深入地探讨了水解酸化—SBR组合工艺处理该类废水的运行参数的影响，系统研究了各单元的运行效果、效率、影响处理工艺的因素及控制条件等，以期为同类废水的处理提供可借鉴性参考。

本次生产性试验采用水解酸化—SBR工艺处理煤气化高氨氮废水，其新颖之处就是在生化SBR池前加入了水解酸化池，该单元控制合适的pH值，水解池有大量生物水解酸化酶存在，可调节废水中有机物的组成，提高废水可生化性，改善后续生物处理条件；而该SBR工艺改变了传统的运行方式，在曝气的后面加入了回流阶段，并在厌氧回流阶段加入一定量的甲醇作为反硝化的碳源，对氨氮的去除起到了很好的效果。通过对该课题的生产性试验研究得出煤气化与甲醇废水作为一种高氨氮污水，采用水解酸化—SBR为主体的治理工艺经实际运行证明，其技术上是可靠的，经济上是合理的；通过试验确定了煤气化与甲醇废水混凝处理的最佳工艺参数：絮凝剂PAC药量投加为120mg/L、助凝剂PAM药量投加为2.0mg/L；通过现场调试，确定了SBR最佳工艺参数为：进水曝气2.0小时，（回流1.0小时、曝气1.0小时，循环9次），静止沉淀3.0小时，排水排泥1.0小时，周期为24.0小时。出水达到国家一级A标准。

关键词：煤气化与甲醇废水，水解酸化，SBR工艺，脱氮

目  录

摘要    I

引言    1

1.4.1序列间歇式循环活性污泥法（CASS）处理工艺    2

1.4.2 UASB反应器+好氧    3

1.4.3 A2/O法    4

1.4.4 SBR工艺    4

1.5水解酸化+SBR工作原理及工艺特点    5

1.5.1 SBR工作原理    5

1.5.2 SBR工艺特点    6

1.6 SBR工艺的应用与发展    6

1.6.1 ICEAS工艺    7

1.6.2 IDEA工艺    7

1.6.3 DAT-IAT工艺    7

1.6.4 UNITANK工艺    8

1.7 SBR工艺生物脱氮理论    8

1.7.1 废水中氮存在的形式    8

1.7.2 硝化过程    8

1.7.3 反硝化过程    9

1.7.4 SBR工艺生物脱氮的影响因素影响    9

1.8本课题来源与主要研究内容    12

1.8.1 课题的来源    12

1.8.2 课题研究的主要内容    12

2水解酸化—SBR工艺系统设计    13

2.1系统概述    13

2.1.1 工艺流程    13

2.1.2 工艺流程说明    14

2.1.3 混合后废水水质参数及排放标准    15

2.2 预处理系统    16

2.2.1 构筑物设计    16

2.2.2 预处理工艺概述    17

2.2.3 预处理系统的药剂    18

2.3生化处理系统    18

2.3.1 构筑物设计    18

2.3.2 生化系统概述    19

2.3.3 生物处理系统的药剂    19

2.4污泥系统    20

2.5自动控制系统    20

3污水处理站的试生产    21

3.1 破氰处理    21

3.2 絮凝沉淀处理    21

3.3 污泥的培养    21

3.3.1 厌氧（水解酸化池）污泥的培养    21

3.3.1.1 接种驯化法    21

3.3.1.2    影响水解酸化的主要因素    22

3.3.2 好氧（SBR池）污泥的培养    22

3.3.2.1    自培养驯化法    22

3.3.2.2    接种驯化法    23

3.3.2.3    影响好氧的主要因素    23

3.3.3 观察指标    23

4 异常现象发生的原因及处理方法    24

4.1 污染性状异常及解决对策    24

4.2水质测定中异常现象及解决对策    25

4.3工厂生产不正常时废水处理站的运行对策    26

4.4根据该废水站的工艺特点，可以考虑下述运行管理方法或应急措施    26

4.4.1 间歇曝气法    26

4.4.2 调节活性污泥量法    26

4.4.3 加大调节池的容积    26

5 结论    27

致谢    28

参考文献    29

引言

1.1永煤集团龙宇煤化工煤制甲醇项目的工业废水处理概述

随着石油资源紧缺、油价上涨及甲醇汽油的推广使用, 国内外甲醇生产和甲醇生产烯烃类物质关键技术的突破正呈现突飞猛进的态势。甲醇生产原料包括天然气、煤、轻油、重油等, 鉴于我国自身的资源储量现状，煤将成为我国甲醇生产最重要的原料，煤制甲醇工艺得到了大力的推广和运用。随着煤制甲醇厂家在国内大批上马，其带来的“三废”环境污染也不容忽视。以煤为原料生产甲醇工艺较复杂生，各个工段的工艺不同, 其生产过程产生的污染源项、源种、源强均不同。永煤集团龙宇煤化工以煤为原料，采用壳牌气化、宽温耐硫变换、低温甲醇洗脱硫脱碳、低压法Lurgi合成、三塔+回收塔精馏为主的甲醇合成工艺。工业废水为煤气化与甲醇废水，污水处理采用SBR工艺，经过半年的活性污泥的培养、驯化及调整运行，取得了良好的处理效果，废水处理后达到污水综合排放标准的一级A标准。

1.2煤气化废水的概述

煤的气化过程是一个热化学过程，它是以煤或煤焦为原料，以氧气、蒸汽或氢气等作为气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。气化所得的可燃气体称为气化煤气，其有效成分包括CO、H2及CH4等；煤气化工段洗涤塔洗涤排放的洗涤水含灰低，温度也不高，并且补充的是变换冷凝液（除盐水）, 因此大部分可循环使用。根据壳牌煤气化工艺技术并结合用煤质成分，少量排水主要含有灰分、氨氮、硫化物、CODcr、氰化物等、其中NH3-N浓度较高，约400～500mg/L。采用初步水处理，即经一级减压放出溶解气后，经过汽提、澄清、沉降后排放去污水处理站。其中蒸汽汽提工艺主要汽提污水中的氨氮、硫化物等。废水中残留的氨氮浓度主要与汽提所用的蒸汽温度有关，汽提后污水中的氨氮含量可小于200mg/L。煤气化废水是采用初步水处理后排放的部分废水，主要污染物为氨氮、硫化物、CODcr、氰化物、悬浮物等，其水温、悬浮物和氨氮含量都很高。

1.3甲醇废水的概述

甲醇是一种重要的化工产品。在甲醇生产过程中，由精镏塔底排出的约为甲醇产量20%（甚至更高比例）的蒸馏残液，通常称为甲醇废水。甲醇废水具有强烈的刺激性气味；CODcr的高达数万mg/L, 其主要成分为甲醇、乙醇、高级醇及醛类；还含有一些长链化合物，当废水冷却时以有色蜡状物析出。该精馏工段采用三塔精馏工艺, 并在常压塔后设回收塔，对精馏塔排出的甲醇废水进行回收, 增加副产品杂醇。按照精馏模型设计和操作，甲醇精馏工段废水中甲醇含量能够降低至小于0.05%，CODcr浓度低于800mg/L，该废水排入出水处理站。

1.4煤气化与甲醇废水的处理工艺

煤气化与甲醇废水的处理方法可分为物理化学法和生物处理法两大类。物理化学法包括蒸氨、除油、溶气气浮、溶剂萃取脱酚、碱性氯化法、次氯酸钠氧化法、活性炭吸附、混凝沉淀、蒸馏汽提法、萃取法、吸附法、汽化法、焚烧法、膜技术、湿式氧化法、空气催化氧化法、化学氧化法和电解氧化法等方法，每种方法都有选择的去除或回收废水中某一种或几种污染物质。在生化处理工艺中由于进入污水处理站的废水中的BOD5:CODcr约为0.6左右，属于可生化性好的废水。目前，去除这些污染指标的常用方法有厌氧、好氧或厌氧+好氧复合等多种生物处理工艺。但煤气化与甲醇废水最主要特点是含有醇类、酸类、醚类、氨类和氰化物等物质，且有机物、氨氮与悬浮物含量高，常规的活性污泥工艺过程中硝化作用不完全，反硝化作用则几乎不发生，总氮(TKN)的去除率仅10%～30%之间，因此很难去除煤气化与甲醇废水中的氨氮。

目前用于处理煤气化与甲醇废水的主要工艺有序列间歇式循环活性污泥法（CASS）、 UASB反应器工艺、A2O工艺、SBR序批式活性污泥法。

1.4.1序列间歇式循环活性污泥法（CASS）处理工艺

CASS属于序列间歇式活性污泥法（SBR）工艺的一种，工艺特点的大部分与传统SBR相似。 CASS工艺最大的特点是连续进水，间歇排水变形。为了提高废水的可生化性和防止污泥膨胀, 一般设有生物选择器或预生物反应器。与普通活性污泥法相比，CASS工艺流程简单, 占地面积小，投资较低；处理效率高，出水水质好；运行灵活，适合分批建设。但是工艺本身也存在一些不足，如运行管理较复杂，关键设备滗水器故障率高。CASS工艺周期排水量仅为有效容积的1/3，一般情况下要求最少设置两池，因此处理装置容积闲置率较高。另外，由于排水为间歇方式，因此使CASS工艺与后续处理设施衔接较困难，通常要增加中间水池和提升设备。其处理工艺示意图见图1.1。

图1.1  CASS法处理流程示意图

CASS工艺目前在国内多用于生活污水和一些可生化性较好的工业废水，如食品工业废水等，但CASS工艺对氨氮的去除效率一般。据国内研究应用CASS工艺较多的总装备部工程设计研究总院环保中心的研究资料显示，当进水氨氮大于100mg/L时，出水氨氮的浓度超过50mg/L，氨氮去除率小于50%。为了增加脱氨效率，工程实际中增加了水解酸化池和污泥回流系统，使废水处理系统投资增加，运行费用升高，管理难度加大。

1.4.2 UASB反应器+好氧

污水先进入调节池调节水质、水量，并进行预曝气, 然后进入隔油池进行除油，除油后的污水经pH （化学沉淀）值调整、混凝沉淀后进入UASB进行厌氧生化处理，然法后进入好氧池进行好氧生化处理，最后经过沉淀、消毒、过滤及活性炭吸附，处理后的水送循环系统。其处理工艺示意图见图1.2。

图1.2  UASB反应器污水处理工艺示意图

1.4.3 A2/O法

A2/O的处理机理是硝化与反硝化作用。硝化作用就是废水中的氨氮在有氧条件下通过硝化菌作用, 将氨氮氧转化成NO2和NO，同时降解废水中的氰等有机物。反硝化作用就是在缺氧的条件下，通过脱氮将硝化反应所产生的NO2和NO中的N还原为N2排入大气，达到脱氮的目的, 同时降解有机物。该工艺在国内焦化厂应用较多，废水处理效果较好。其处理工艺示意图见图1.3。

图1.3  A2/O法工艺流程示意图

1.4.4 SBR工艺

SBR工艺序批式活性污泥（简称SBR）是由美国的Ivrine在20世纪70年代初开发的是一种间歇运行的活性污泥法废水处理工艺，兼均化、初沉、生物降解、终沉等功能于一池。通过时间控制来实现各阶段的操作目的，在流态上属于完全混合式，却实现了时间上的推流，有机污染物随着时间的推移而降解。废水脱氮过程中，由于硝化阶段需要好氧，反硝化阶段需要厌氧，并且硝化与反硝化所需pH值、停留时间不同，这些都可以通过SBR工艺调节其参数来实现，并且随着自动化程度的提高，SBR工艺近年来在国内外引起广泛重视。

经典SBR工艺采用间歇运行方式，污水间歇进入处理系统，间歇排出，一般来说，它的一个运行周期包括5个阶段，如图1.4所示。

图1.4  SBR法工艺流程示意图

第1阶段，进水期：污水在该时段内连续进入处理池，直到达到最高运行液位，并且借助于池底曝气的搅动，使废水和池中活性污泥充分混合。

第2阶段，反应期：进水达到设定的液位后，开始曝气，采用射流或完全混合曝气方式，使废水中的有机物与池中的微生物充分吸收氧气。

第3阶段，静置期：反应池处于静沉状态，既不曝气也不搅拌，进行高效的泥水分离，随着水中的溶解氧不断降低，厌氧反应也在进行。

第4阶段，排水期：上清液由滗水器排出。

第5阶段，闲置期：活性污泥中微生物充分休息，恢复活性，为了保证污泥的活性，防止出现污泥老化现象，还须定期排出剩余污泥，为新鲜污泥提供足够的空间生长繁殖。

D.boaja等对SBR工艺用于处理猪舍废水中氨氮进行了可行性研究，试验结果表明，利用SBR工艺处理该种废水氨氮为300mg/L一500mg/L时，去除率达到98%一99.8%。此外，氧化沟工艺、固定化流化床工艺等也具有较好的去除氨氮的效果。

1.5水解酸化+SBR工作原理及工艺特点

1.5.1 SBR工作原理

SBR工艺是一种结构形式简单、运行方式灵活多变、空间上完全混合、时间上理想推流的污水生物处理方法。它的运行工况是以间歇操作为主要特征，所谓序列间歇式有两种含义：一是运行操作在空间上按序列排的、间歇的，整个系统要有两个池或多个池子组成;二是每个SBR的操作在时间上也是按序次的、间歇的。一个运行周期按次序分为五个阶段:进水、反应、沉淀、排水和闲置阶段。而该工艺改变了传统的运行方式，在SBR的前面加入了厌氧水解酸化池，并在曝气拌阶可以设置一段时间使SBR池中的废水进行回流到水解酸化池，并加入一定量的甲醇作为反硝化的碳源，对氨氮的去除起到了很好的效果。

1.5.2 SBR工艺特点

与连续式相比，SBR作为污水处理方法具有以下特点

（1）工艺流程简单，构筑物少，造价低，占地省，设备费及运行管理费低。

（2）空间上完全混合，时间上完全推流，不需调节流量，静置沉淀，分离效果好，出水水质好。

（3）运行方式灵活，可生成多种工艺路线，达到多种不同的处理目的。

（4）可在一个反应器内实现脱氮除磷，可利用储存性反硝化，同时性反硝化及强化生物吸附作用。

（5）耐冲击负荷高，进水结束后，原水与反应器隔离，进水水质水量的变化对反应器不产生影响。间歇进水、排放以及每次进水只占反应器体积的2/3左右，其稀释作用进一步提高了工艺对水质耐冲击负荷的能力。

（6）污泥活性高，易沉降，不易产生污泥膨胀。

1.6 SBR工艺的应用与发展

近几年来，由于SBR工艺的高效率与低造价，在世界各国得到了广泛的应用，各种类型的SBR工艺都有上百座污水厂投入运行。除了美国、日本、澳大利亚等国在SBR方面己广泛应用外，东南亚也是SBR应用较普及的地区。自1985年Ngwan-Jem首先利用SBR成功处理了养猪场废水后，SBR工艺已更多地用于处理制药废水，棕油废水，印染废水、制浆废水以及生活污水。我国于20世纪80年代中期开始对SBR进行系统研究与应用，1985年，上海市政设计院为上海吴淞肉联厂设计投产我国第1座SBR污水处理站，设计处理水量为2400t/d。随后，SBR工艺在工程上获得了广泛的应用，先后有研究人员对酚氰废水、腈纶印染废水、屠宰废水、皮革废水、焦化废水、土霉素废水、造纸和味精废水、制药废水、生活污水等做了深入的研究，并对SBR工艺提出了一系列的改进措施，取得了大量现场工程经验。目前，上海、广州、无锡、扬州、昆明等地已有多座SBR处理设施投入使用。

由于SBR自控程度比较高，因此在SBR的发展过程中，其设备与自控水平也有了长足的发展。在射流曝气的基础上，同向射流与异向射流两用曝气器有了很大的发展，例如碟式射流曝气器即是一种新型的曝气设备，具有较好的冲氧及搅拌混合的能力，同时具有较好的去除有机物的功能。新型的滗水器，pH、DO、ORP等在线仪表的出现都为SBR技术的发展提供了支持，SBR计算机控制系统研究也取得了一系列的成果，同时人们还不断对SBR进行改进，一些新型的SBR得到了发展。

1.6.1 ICEAS工艺

ICIEAS工艺于20世纪80年代初在澳大利亚兴起，是变形的SBR工艺，最大的特点就是在反应器的进水端增加了一个预反应区，运行方式为连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水），间歇排水，无明显的反应阶段和闲置阶段。虽然沉淀期进水在主反应区底部造成的水力紊动会影响泥水分离时间，使进水量受到一定，但由于CIEAS设施简单，管理方便，尤其是处理市政污水和工业废水方面比经典的SBR系统费用更省，在国内外均得到广泛应用。CAST/CASS/CASP工艺

CASS工艺70年代开始得到研究和应用，与CIEAS相比，预反应区容积较小，优化设计了生物选择器。该工艺将主反应区部分污泥回流到该选择器中，在运行方式上沉淀阶段不进水，使排水的稳定性得到保障。通常CASS分为三个反应区，即生物选择器、缺氧区、好氧区，各区容积比一般为1:5:30。CASS预反应区的设置和回流污泥的措施，保证了活性污泥不断的在选择器中经历一个高絮体负荷的阶段，从而有利于系统中絮凝细菌的生长，并可提高污泥活性，使其快速去除废水中溶解性易去除基质，进一步有效地抑制丝状细菌的生长和繁殖，同时沉淀阶段不进水，保证了污泥沉降无水力干扰，提高了泥水分离效果。由于CASS技术工艺简单，土建和投资低，能够很好的缓冲进水水质的波动，而且除磷脱氮效果好、运行简单、无需大量的污泥回流和内回流，因此近几年来在全世界范围内得到了广泛的推广。

1.6.2 IDEA工艺

IDEA工艺采用连续进水、间歇曝气、周期排水的运行方式，与CAST相比，预反应池（生物选择器）改为与SBR主体处理构筑物相，部分剩余污泥回流入该反应池，且采用反应池中部进水，预反应池的设立可以使污水在高絮体负荷下有较长的停留时间，保证高絮凝性细菌的选择，该设计在充分保持了CAST工艺的优点上，进一步提高了处理效果。

1.6.3 DAT-IAT工艺

DAT一IAT工艺的主体处理构筑物由需氧池DAT和间歇曝气池IAT组成，一般情况下DAT，池连续进水，间歇曝气，原水首先经DAT池的初步生物反应后再进入IAT池，由于连续曝气起到了水力均衡的作用，提高了整个工艺的稳定性。进水工序只发生在DAT池，排水工序只发生在IAT，在IAT池内完成曝气沉淀、滗水和排出剩余污泥工序，从而使整个生物处理工序的可调节性进一步增强，有利于去除难降解有机物。与CASS和ICEAS相比，DAT是一种更灵活、完备的预反应池，从而使DAT池和IAT池能够保持较长的污泥龄和很高的MLSS浓度，对有机物和毒物有较强的抗冲击能力。DAT-IAT工艺同时具备SBR工艺和传统活性污泥法的优点，与其他工艺相比DAT-IAT流程大大简化，节省占地面积和投资。

1.6.4 UNITANK工艺

UNTIANK工艺于20世纪90年代初由比利时的SEGHERS公司开发，又称交替生物池。该系统的运行近似于三沟式氧化沟，通过将经典SBR的时间推流与连续系统的空间推流相结合保证了系统的连续运行，弥补了单个反应器完全混合的不足，除了保留原有经典SBR的自动控制系统以外，还具有滗水简单，池子构造简化，出水稳定不需沉淀污泥回流等特点，大大节约了投资和运行成本。

此外，与其他工艺相结合，出现了以SBR为主的新工艺，Ying等在SBR中投加粉末活性炭（PAC），并命名为PAC-SBR，投加低剂量的PAC可以明显改善SBR去除垃圾填埋渗滤液中芳香烃化合物的效果，并具有很好的耐冲击负荷能力。厌氧序批式活性污泥法(ASBR)是SBR工艺在厌氧生物处理中的应用。膜法SBR（BSBR）就是在SBR反应器内投加弹性立体填料，使其结合了生物接触氧化法和SBR法的优点。MSBR是C.Q.Yang等人根据SBR技术特点，结合传统活性污泥法技术，研究开发的一种更为理想的污水处理技术。

1.7 SBR工艺生物脱氮理论

1.7.1 废水中氮存在的形式

氮在废水中以有机氮、氨氮、亚盐氮、盐氮等形式存在。煤气化与甲醇废水中氮的存在形式以有机氮和氨氮为主。

1.7.2 硝化过程

由有机氮转化为氨氮的过程称为氨化，由氨氧化成的过程称为硝化作用，这个过程须在好氧条件下才一能进行。硝化作用是由两类不同的硝化细菌负责，分两步实现。亚细菌负责氧化氨为亚，细菌负责氧化亚为。微生物硝化过程中的化学反应见式（1-1）至（1-2）：

    （1-1）

（1-2）

将两式合并得：

（1-3）

此过程需要足够的氧气才能进行，通过方程可以计算出，当lmg       被氧化成        时，约有4.57mg氧被消耗，7.07mg碱度（以CaCO3计）被中和；0.08mg无机碳被利用，所以该反应过程中需要补充一定量的碱度。

1.7.3 反硝化过程

生物反硝化是指污水中的        和        在无氧和缺氧条件下，被微生物还原转化为氮气的过程。反硝化过程以BOD5作为生物合成和能量产生碳源，以盐作为氧源。生物反硝化过程中发生的化学反应如（l-4）至（1-5）所示（合成反应以甲醇为碳源）：

                     （1-4）

（1-5）

在此过程中，当lmgNO3-N被还原时，约3.75mg碱度（以CaCO3计）被产生出来；3.7mgCODcr被消耗；SBR工艺在一个运行周期中，各个阶段的运行时间，反应器内混合液体积的变化，以及运行状态等都可以根据具体废水性质、出水质量与运行功能要求等灵活掌握。含氨氮废水脱氮过程中，由于硝化阶段需要好氧，反硝化阶段需要厌氧，并且硝化与反硝化所需pH值、停留时间不同，这些都可以通过调节SBR工艺参数来实现。

1.7.4 SBR工艺生物脱氮的影响因素影响

SBR工艺脱氮的因素很多，如各阶段的时间分配、碳源（C/N）、溶解氧（DO）、温度、pH值、污泥龄（c）等都对该水解酸化+SBR工艺的脱氮效率产生一定的影响。

1.7.4.1各阶段的时间分配

各阶段的时间分配是SBR工艺脱氮过程中的重要参数之一，时间的分配合理与否关系着脱氮效率的高低。Dimadadopoulous等人基于SBR法处理生活污水的试验得出，总氮去除率与好氧/缺氧时间比有密切关系，在一个运行周期内，较大的好氧/缺氧时间比有利于总氮的去除，设定好氧/缺氧的时间比为20:3、17:6、14:9时，总氮去除率分别为48.8%、47.7%、35%，研究者认为去除率下降的原因是好氧时间不足，硝化反应不完全，无法为反硝化反应提供足够       好氧/缺氧时间比对反硝化活性也有影响，“厌氧-缺氧-好氧”比“厌氧-好氧”更利于反硝化菌的生长富集。据Mexrokui等人报道，从凡A2SBR中可分离20株反硝化细菌，而在刀A/O SBR中仅分离9株，好氧阶段时间过长，会抑制脱氮酶系的产生，从而降低反硝化活性。另据Shin等人报道，在低碳负荷下处理生活污水时，SBR闲置时间过长，会诱发丝状菌性污泥膨胀，影响脱氮效果。

1.7.4.2碳源（C/N）

生物脱氮的反硝化过程中，需要一定数量的碳源以保证一定的碳氮比而使反硝化反应能顺利进行。反硝化碳源的供给可通过外加碳源的方法（采用传统的脱氮工艺）或利用原废水中的有机碳源（采用前置反硝化工艺）的方法来实现。一般认为，当废水中的BOD5与TKN之比在5～8时，即可认为碳源充足而满足废水生物脱氮的要求;当废水中的碳、氮比过低，即BOD5/TKN小于3～5时，则应考虑补充必要的外碳源。外碳源大多采用甲醇（CH3OH），因它易被氧化分解为CO2和H2O，且能获得最大的反硝化速率（一般该速率约为无外加碳源时的4倍）。Klangduen Pochnaa等研究了碳源对硝化反硝化的影响，结果认为易生物降解有机碳为硝化反硝化的重要影响因素之一，试验中添加易生物降解有机碳可使硝化反硝化的活性显著加强。

1.7.4.3溶解氧（DO）

溶解氧是SBR生物脱氮过程中的一个重要控制因素，它直接影响到硝化、反硝化进行的程度。Munch等人的试验数据表明，不论DO大范围波动（0.5mg/L～3 mg/L），还是小范围波动（1.9 mg/L～2.l mg/L），也不论这种波动是长期的，还是短期的，硝化速率几乎不变，总氮去除率则随DO的降低而提高。究其原因，可能是虽然SBR呈现好氧/缺氧交替，但其中的微生物种群相对稳定；另外，DO降低有利于进行厌氧反硝化作用。

1.7.4.4温度

温度对硝化和反硝化有较强的影响，是生物脱氮过程中的重要控制因素之一。在10~30℃之间，温度每升高10℃，硝化速率可提高3倍，但超过38℃时，硝化作用则几乎完全停止。高景峰等研究了温度对亚型硝化/反硝化的影响，指出温度维持在30℃得到的亚型硝化的污泥，在常温（19.5~23.5℃）运行50个周期，硝化类型转变为型硝化，对此污泥，随着温度的逐渐增加，硝化类型逐渐转变为亚型硝化，当温度达到28～29℃，硝化类型为稳定的亚型硝化，硝化结束时         

/  平均维持在82.2%一83.5%。

1.7.4.5pH值

在硝化作用中，系统pH值对硝化菌的生长繁殖有很大影响，由于硝化要消耗废水中的碱度而使pH值下降，对亚硝化菌来说，在一定的温度下，需在最佳pH值的环境下，硝化速度才能达到最大值，亚氧化菌的适宜pH值为7.0～8.5，氨氧化菌的适宜pH值为7.0～8.5。若反应器pH值小于7，则硝化反应受到抑制。根据理论计算，当lmgNH3-N被氧化成        时，约有4.57mg氧被消耗，7.07mg碱度（以CaCO3计）被中和，0.08mg无机碳被利用；在反硝化过程中，当lmg        被还原时，约产生3.75mg的碱度（以CaCO3计），3.7mgCODcr被消耗，方士等研究了用两段SBR法处理经稀释的味精废水，其过程可分为碳氧化阶段和三个亚硝化/反亚硝化阶段，得出pH值与废水中的游离氨（FA）和游离亚（NFA）的浓度相关。是影响脱氮的重要因素，pH值越高，越有利于碳氧化阶段氨氮的吹脱效果:亚硝化阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的最佳pH值分别为6.8、8.2、8.2；反亚硝化阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的最佳pH值分别为7.5、8.2、8.2。

1.7.4.6污泥龄（c）

对于生物脱氮工艺而言，污泥龄是一个重要的设计参数。理论上讲，为保证反应器中数量足够且性能稳定的硝化菌和反硝化菌，须使微生物在反应器中的停留时间（即污泥龄c）大于硝化菌和反硝化菌的最小时代期（即它们最大比增长速率的倒数）。在实际运行中，一般应使系统的污泥龄为硝化菌和反硝化菌时代期的两倍以上，根据理论分析可知，脱氮工艺（包括同时脱氮除磷）中的污泥龄主要由亚硝化菌的时代期控制，因而污泥龄应依据亚硝化菌的时代期来确定。一般而言，生物脱氮工艺的污泥龄应控制在3～5d以上，有的可高达10～15d。较长的污泥龄可增加生物硝化的能力，并可减轻有毒物质的抑制作用，但同时须注意污泥龄不能过长，过长的污泥龄将降低污泥的活性而影响处理效果。

1.8本课题来源与主要研究内容

1.8.1 课题的来源

永煤集团龙宇煤化工煤制甲醇项目一期50万吨甲醇项目，该项目是、省确定的2008年重点建设项目和河南龙头启动项目，是河南省依托煤炭资源优势，加快豫东煤化工基地能建设的重要举措。该项目在设计施工中广泛采用了分子筛予净化及液氧泵内压缩空分工艺、壳牌煤气化技术、NHD净化工艺专利技术、绝热一管壳复合式专利反应器甲醇合成、三塔甲醇精馏技术等当今国际先进的生产工艺和技术。甲醇项目位于河南省永城市新区南郊，废水处理用地紧张，由于水解酸化+SBR工艺占地面积小，具有良好的工艺性能和灵活的操作性，使其易于引入厌氧/缺氧/好氧过程，具有良好的脱氮效果；而且水解酸化+SBR工艺处理构筑物构成简单，设备费用、运转费用低;可根据废水的水质灵活控制曝气时间，使废水能达标排放等优点，由于该工程的特点与上述几种工艺的比较，所以最终选择了占地面积较小的水解酸化+SBR工艺。

1.8.2 课题研究的主要内容

SBR工艺适合于处理高浓度氨氮且具有大量有毒难降解有机物质的煤气化废水。但通过查阅国内外资料表明，利用SBR工艺处理含氮废水的研究主要停留在处理含有低浓度氨氮的生活污水上，而对于难处理的高氨氮煤气化废水较少。本课题主要研究运用水解酸化+SBR工艺处理煤气化与甲醇废水，使该厂废水达到污水综合排放标准的一级A标准。

本课题研究的水解酸化+SBR工艺改变了传统运行方式的工作序列，并在其工艺中曝气回流，具有较好的有机物及氨氮去除效果。当水解酸化与SBR工艺结合后，在提高生物脱氮、降低能耗方面具有很大的潜力，具有较高的环保价值和经济价值，因此有望在含氨氮的污水处理工艺中推广应用，具有良好的应用前景。

在深入考察了煤气化与甲醇废水处理工艺的基础上，通过参与试验工程的调试运行工作，从微生物生态学、生物化学的角度出发，通过对水解酸化池的调试、SBR反应池的启动运行、污泥的培养驯化、工艺参数的调试确定、整个系统的维护管理等实际参与，对以下方面作深入研究:

（1）探讨混凝工艺对煤气化废水处理的机理。以试验方法确定混凝条件，选出最佳混凝剂、助滤剂，确定最佳投药量及最佳工艺条件；

（2）考察水解酸化—SBR组合工艺处理煤气化废水的规律性、处理效率与工程效益、经济技术指标，探明各单元处理的最佳工艺参数、最大处理能力及系统整体最优化；

（3）确定该废水用水解酸化+SBR工艺处理的CODcr及氨氮的降解模式及其参数特点，通过工程调试，研究该废水用水解酸化+SBR工艺处理的脱氮特性，寻找到该类废水氨氮去除的根本原因；

（4）对水解酸化与SBR生化池处理废水的效果进行分析，确定最佳参数与其在整个处理系统中的作用；

（5）在工程调试研究中，将针对该工艺，比较选择不同的参数影响，如水解酸化+SBR工艺各阶段的时间分配、碳源、DO（溶解氧）、温度、pH值、污泥龄等。并对反应池调试运行期间出现的异常现象研究解决办法，制定控制措施。对实际运行效果进行总结，最终得出一系列可作为工程设计的参数以及工程运行的经济效益、环境效益和社会效益。

2水解酸化—SBR工艺系统设计

2.1系统概述

该课题针对煤气化与甲醇废水的特点，在小试的基础上确定了采用加药混凝沉淀预处理和序批式活性污泥法（简称SBR）的主体处理相结合工艺，该工艺的新颖之处就是改变了常规的SBR工艺运行次序，并在SBR池前增加了水解酸化池，两者的结合，使该系统具有了可调节废水中有机物的组成，提高废水可生化性，改善后续生物处理条件，对氨氮的去除也有很好的效果。预处理主要为化学混凝沉淀与曝气吹脱，去除部分污染物、悬浮物和降低污水生物毒性，同时补充部分碱度和磷，保证后续生化处理的去除效率， 

2.1.1 工艺流程

工艺流程如图2.1所示。

事故池

 气化废水、甲醇废水

集水池

pH调节池

破氰池

中和池

絮凝池

沉淀池

生活污水

格栅井

生活污水吸水井

均质池

水解酸化池

SBR缓冲池

SBR池

监测池

排水池

图2-1  废水处理工艺流程

2.1.2 工艺流程说明

汽化废水、甲醇废水经管道送入集水池，检测后根据水质情况，泵入pH调节池（车间事故排放时废水进入事故池），调节水质、水量后入破氰池，破氰后再进入中和池调节pH值，中和后的废水加入混凝剂进入沉淀池沉淀。沉淀后的废水进入均质池。

厂区生活污水经机械格栅去除较大的纤维及杂物后，自流入生活污水集水池，再经泵抽入均质池。生活污水和经过预处理后的其它废水在均质池混合均质，再进入水解酸化池进行水解酸化处理，将大分子有机物分解为小分子物质，有利于好氧生物处理，同时去除部分COD。并将SBR池的污泥回流到水解池进行反硝化反应，以去除部分氨氮。

经水解酸化后废水泵入SBR池进行好氧处理，去除大部分COD及氨氮，后直接排入监测池。监测池设有在线COD分析仪，检测达标后排放；若检测不达标则回流至均质池进行重新处理。

由于该项目废水NH4-N/COD值较高，运行中SBR池可能出现碳源不足，从而影响NH4-N的去除效果，必要时需向SBR池中投加甲醇，以补充SBR池脱氮所需的碳源。

沉淀池、水解酸化池及好氧池的污泥经排泥管进入污泥浓缩池浓缩，浓缩后经离心机脱水，上清液回均质池，干泥可在厂内集中堆积后外运，滤液回流到匀质池，不存在二次污染。

2.1.3 混合后废水水质参数及排放标准

2.1.3.1混合后废水进水指标

包括气化废水、甲醇残液废水与厂区部分生活污水三部分，其水质水量如表2.1所示。

表2.1本工程设计混合后废水进水指标为(单位：mg/L)

污水处理站出水应满足《污水综合排放标准》(GB78—1996)中的一级A标准，该项目污水经处理后，排水水质应执行如表2.2所示。

表2.2废水处理出水指标(单位:mg/L)

2.2.1 构筑物设计

2.2.1.1 集水池

结构尺寸：9.50m×16.00 m×4.00m

将汽化废水和甲醇废水收集、混合。

2.2.1.2pH调节池

结构尺寸：2.50m×4.00 m×5.00m

可以调节水质的浓度、温度，并投加液碱调节pH，满足后续处理单元的需要。调节池设曝气管进行搅拌、均和。

控制参数：112.2.1.3破氰池

结构尺寸：4.00m×4.00 m×5.00m

该工艺采用碱性氯化法破氰，是将氰氧化成氰酸盐，即不完全氧化，反应式如下：

CN-+ClO-+H2O —→ CNCl+2OH-

CNCl+2OH- —→ CNO-+ Cl-+H2O

CN-与ClO-反应首先生成CNCl，CNCl水解成CNO-的反应速度取决与pH值、温度和有效氯的浓度、pH值越高、有效氯浓度越高则水解的速度越快，而且在酸性条件下CNCl极易挥发，所以操作时必须严格控制pH值。上述反应的速度与CN-的去除率与废水pH值和氧化剂投加量密切相关，所以操作时必须严格控制废水pH值、保证氧化剂投加量。

控制参数：废水pH>11；氧化剂投加量：NaClO/CN-=5～7

2.2.1.4中和池

结构尺寸：2.00m×4.00 m×5.00m

调节废水的pH值满足后续处理单元。

控制参数：pH=7～8

2.2.1.5絮凝池、沉淀池

絮凝池：结构尺寸：1.50m×4.00 m×5.00m

沉淀池：结构尺寸：4.00m×10.00 m×5.00m

大颗粒的悬浮物由于受重力的作用而下沉，可以用沉淀方法除去。但是，微小粒径的悬浮物和胶体，能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十小时以上，也不会自然沉降。这是由于胶体微粒及细微悬浮颗粒具有“稳定性”。所以首先投加絮凝剂来破坏它们的稳定性，使其相互聚集为数百微米以至数毫米的絮凝体，再通过沉淀予以去除。

2.2.1.6格栅井

结构尺寸：0.80m×4.00 m×4.95m

通过格栅可除去废水中粗大的悬浮物、漂浮物，既可避免堵塞水泵及构筑物的进水、排泥管，又优化后续处理条件。

2.2.1.7生活污水吸水井

结构尺寸：3.00m×4.00 m×6.20m

2.2.1.8均质池

结构尺寸：8.00m×9.00 m×5.00m

可以均衡水质的浓度、温度、pH等，避免水质出现较大反差，造成对后续处理的冲击。

2.2.2 预处理工艺概述

汽化废水、甲醇废水经管道送入集水池，检测后根据水质情况，泵入pH调节池（车间事故排放时废水进入事故池），调节水质、水量后入破氰池，破氰后再进入中和池调节pH值，中和后的废水加入混凝剂进入沉淀池沉淀。沉淀后的废水进入均质池。

厂区生活污水经机械格栅去除较大的纤维及杂物后，自流入生活污水集水池，再经泵抽入均质池。

2.2.3 预处理系统的药剂

2.2.3.1 氢氧化钠

CN-与ClO-反应首先生成CNCl，CNCl水解成CNO-的反应速度取决与pH值、温度和有效氯的浓度、pH值越高、有效氯浓度越高则水解的速度越快，而且在酸性条件下CNCl极易挥发，所以操作时必须严格控制pH值。上述反应的速度与CN-的去除率与废水pH值和氧化剂投加量密切相关，所以操作时必须通过投加氢氧化钠严格控制废水pH值、保证氧化剂投加量。

2.2.3.2混凝剂和絮凝剂

水中的悬浮物和胶体的粒径不同，它们的沉降速度相差很大。大颗粒悬浮物在重力作用下容易沉降，而微小粒径的悬浮物以及胶体杂质能在水中长期保持分散悬浮状态(称胶体的稳定性)，为了去除水中这些微小粒径的悬浮物以及胶体杂质，需要进行混凝处理，使这些微小杂质结成较大的颗粒，迅速沉降下来，从而使出水得到澄清。在目前的水处理工艺中，常用的混凝剂和助凝剂有:聚合硫酸铝、聚合氯化铝（PAC）、硫酸铁、氯化铁、聚丙烯酞胺（PAM）等。该煤气化与甲醇废水选用聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酞胺（PAM）作为混凝剂与助滤剂，其最佳用量，需要根据其水质通过具体的试验确定。

2.2.3.3次氯酸钠

该工艺采用碱性氯化法破氰，是将氰氧化成氰酸盐，即不完全氧化，反应式如下：

CN-+ClO-+H2O —→CNCl+2OH-

CNCl+2OH- —→CNO-+ Cl-+H2O

CN-与ClO-反应首先生成CNCl，CNCl水解成CNO-，采用NaClO作为氧化剂，将废水中高毒性的CN-氧化为低毒性的CNO-，或直接氧化为CO2与N2，最终将CN-浓度降至微生物毒害浓度以下。(CN-对微生物的毒害浓度为2mg/l)

2.3生化处理系统

2.3.1 构筑物设计

2.3.1.1 水解酸化池（HUSB）

结构尺寸：9.00m×23.00 m×5.50m

该单元控制合适的pH值,水解池有大量生物水解酸化酶存在，可调节废水中有机物的组成，提高废水可生化性，改善后续生物处理条件。

控制参数： pH=7～8;DO=0.5mg/l

2.3.1.2SBR缓冲池

结构尺寸： 6.50m×9.00 m×5.50m

水解酸化池的出水中含有H2S等多种对好氧菌有抑制的有害气体，为了去除有害气体，特设一缓冲池，内装有曝气管，不仅将有害气体吹脱，并起到预曝气的作用，减小对后续好氧工艺的影响；并且SBR工艺是序批式处理，需建一缓冲池来储水。

2.3.1.3SBR池

结构尺寸：14.75m×25.00 m×5.50m×2

SBR工艺：进水缺氧若干时间，好氧菌可利用进水中携带的少量氧分解有机物，使溶解氧迅速降到零，反硝化细菌进行脱氮；接着好氧曝气若干时间，硝化菌进行硝化作用；静置沉淀若干时间后排水，再进入第二个周期。

控制参数：pH=7～8;DO=2.0mg/l

2.3.2 生化系统概述

生活污水和经过预处理后的其它废水在均质池混合均质，再进入水解酸化池进行水解酸化处理，将大分子有机物分解为小分子物质，有利于好氧生物处理，同时去除部分COD。并将SBR池的污泥回流到水解池进行反硝化反应，以去除部分氨氮。

经水解酸化后废水泵入SBR池进行好氧处理，去除大部分COD及氨氮，后直接排入监测池。监测池设有在线COD分析仪，检测达标后排放；若检测不达标则回流至均质池进行重新处理。

由于该项目废水NH4-N/COD值较高，运行中SBR池可能出现碳源不足，从而影响NH4-N的去除效果，必要时需向SBR池中投加甲醇，以补充SBR池脱氮所需的碳源。

2.3.3 生物处理系统的药剂

2.3.3.1 甲醇和葡萄糖

作为补充后续生化需要的碳源，对NH3—N的去除效率起到了很大的作用。

该厂废水中的C/N<3，需要补加碳源，选择本厂生产的甲醇作为外加碳源。

当以甲醇作为碳源时，其反硝化反应可用下式表示：

由该式计算可以知道，每mgNH3--N还原为氮气需要消耗2.47mg的甲醇。但是碳源并非全部发生氧化，还有部分会转化成细胞物质C5H7NO2，因此一般取CH3OH/NH3--N要略高于计算值2.47，取为3.0，其最佳范围是2.8～3.2。为确保SBR生化池的反硝化进行所需的C/N为3:1，通过计算得出每吨反硝化废水需要加入0.6kg甲醇，把厂区生产的甲醇按需求量经过厂区专用管路输送至甲醇储罐，然后通过加入一定量的自来水把甲醇配成浓度为1%的稀溶液，把配成的甲醇溶液通过泵泵入甲醇加药罐，加入的甲醇量通过甲醇计量泵控制，以保证加入为SBR生化池的反硝化顺利进行提供适量的碳源。

2.4污泥系统

在絮凝沉淀过程中产生的沉淀物和生化部分的剩余污泥，进入污泥池储存，浓缩后经离心机脱水，上清液回均质池，干泥可在厂内集中堆积后外运，滤液回流到匀质池，不存在二次污染。脱水前加入PAM对污泥进行化学调节，使污泥充分絮凝。

2.5自动控制系统

污水处理站采用成熟可靠的PLC控制，设备的控制通过PC及现场的MC进行控制，运转数据可显示在PC屏上，在需要的地方安装在线仪表，为了节省药品，破氰池的ORP仪控制药剂泵的加药量。该SBR池的运行基本依赖于自动控制的实现。可以说，自动控制的好坏直接决定了SBR池的运行状况和反应效果，这说明了自动控制对SBR池的重要性，同时也体现了SBR法的优越性，在SBR生化池安装超声波液位计、氧化—还原电位、pH计、溶解氧等仪表，生化池的生物处理过程就是由PLC按照检测仪表的实时测量值和预先编制的控制程序相互配合来完成生物池中各种工艺设备的启停，自动控制系统包括：进水控制、回流控制、滗水器控制。

(1)进水控制：通过水位计检测生物池水位，当水位值达到设定值时，自动关闭进水阀，停止进水。

(2)循环控制：由PLC按照预先编制的程序完成，一个完整的生物处理过程包括四个阶段:进水、曝气、回流、静置、滗水。每个阶段的时间可根据进水量通过监控管理系统和就地控制系统的操作面板进行设定。循环过程如图2-2所示。

合格排水

进水（同时曝气）    曝气     回流（至水结酸化池）    静置     滗水    监测池

不合格排水

图2-2  水解酸化-SBR循环过程

 (3)滗水器控制：滗水器设置采用液位控制方式，通过设定最低液位来控制滗水器的运行，当池内液位达到设定最低值时，PLC将执行液位控制，停止滗水器动作，滗水器动作停止后将自动复位。

3污水处理站的试生产

3.1 破氰处理

采用NaClO作为氧化剂，将废水中高毒性的CN-氧化为低毒性的CNO-，或直接氧化为CO2与N2，最终将CN-浓度降至微生物毒害浓度以下。(CN-对微生物的毒害浓度为5mg/l)

3.2 絮凝沉淀处理

本工艺中絮凝剂采用聚合氯化铝，即PAC。该药剂是目前国内外研制和使用比较广泛的无机絮凝剂。

助凝剂采用聚丙烯酰胺，即PAM。助凝剂本身不起絮凝作用，而在于破坏胶体的稳定性，提高絮凝剂的絮凝效果，增强絮体强度。

当废水中含有硒时可将絮凝剂PAC改为聚合硫酸铁，利用铁硒共沉将废水中硒去除。

废水处置过程中，絮凝剂、助凝剂的用量根据现场小试后确定，操作方法、注意事项另行规定。

3.3 污泥的培养

3.3.1 厌氧（水解酸化池）污泥的培养

3.3.1.1 接种驯化法

一般接种采用同性质废水处理厂（站）的污泥，污泥应用密闭容器运输，减少污泥与空气的接触。加入池中后应及时加入废水并开启厌氧循环泵，3-5天后撇去1/3上清液，同时加入废水，一周后可考虑小水量连续进水。

如采用不同性质废水处理厂的污泥来接种，应先将池中加入清水并静置2-3天，待水中溶解氧消耗殆尽后加入接种污泥，同时加面粉或投加工业葡萄糖进行活化，一周后考虑小批量加入废水，并根据处理效果逐渐增加进行负荷，一般每增加一次负荷需稳定运行一周左右。

接种污泥量可按MVSS进行考虑，也可按构筑物有效容积进行考虑，本项目厌氧污泥接种量按MVSS为3000mg/l或构筑物有效容积的三分之一进行污泥接种。

3.3.1.2影响水解酸化的主要因素

A、pH：最宜为6.5～8.5，最宽限度为6～9。如pH上下波动较大要及时投加碱(石灰乳、石灰水)或酸(盐酸、硫酸)。切勿投加过量。

B、温度：微生物在18～30℃时生长最好。大于35℃或小于10℃不利于微生物生长。考虑到废水可生化性能好，且废水本身有一定的温度，本工程设计时考虑采常温（在冬季水温较低时通入一定量的蒸气，确保水解水温>15℃）。

C、观察和监测指标

a、CODcr、pH、SS、温度

b、水体发黑、发臭、并有少量气泡是水解酸化效果好的表现。

3.3.2 好氧（SBR池）污泥的培养    

好氧生化处理是有机废水达标排放的主要技术手段，培养适应不同性质有机废水的好氧微生物是好氧生化调试的关键。驯化的目的就是培养分解某种有机污染物的优势微生物种群。驯化分为自培养驯化和接种驯化两种。

3.3.2.1自培养驯化法

A、将好氧设备或构筑物（接触氧化池、曝气池等）加满清水。

B、投加粪便水，同时投加面粉（按0.2kg/m3投加），开始曝气。

C、采取间断曝气或连续曝气方式，每隔 2-3天，静置沉淀2小时，排去20％的上清液，同时加20％的自来水（河水、冷却水），并补加面粉（按0.1kg/m3投加）。根据经验，约5天便可出现菌胶团、丝状菌等，再过2-3天出现原生动物，约第10-14天出现钟虫、轮虫等高等微生物，此时培养已成功。但微生物量较少，SV在5%以下，需继续培养10天以上，直至微生物量SV达到10%，培养结束。

D、驯化：向好氧设备或构筑物通入设计负荷20％的废水，如微生物适应良好，则每3-5天按设计负荷的10-20％递增废水量直至满负荷。如微生物适应性差,则需维持进水量或减少进水量,必要时投加0.1kg/m3面粉。驯化后期应调整废水的碳氮磷比例，防止因微量元素失衡而导致微生物生长不良。

E、对于生活污水或与之相似的食品加工行业、酿造行业废水，直接采用曝气来培养微生物是最直接、最简单的微生物培养方式，且不需驯化，不需投加粪便水或面粉。

3.3.2.2接种驯化法

A、接种：接种污泥尽可能选用同性质废水处理厂（站）的污泥，接种量与厌氧量相当。污泥缺氧时间不得超过12小时，卸入曝气构筑物中应及时注入废水曝气，并及时加入0.1kg/ m3面粉或粪便水，以恢复污泥活性。

B、驯化：基本方法同前A-D，当出现原生动物时便可按设计负荷的20％分阶段进废水，如微生物适应良好，则逐步按设计负荷的10-20％递增直至满负荷。这种方法调试周期较短。

3.3.2.3影响好氧的主要因素

A、溶解氧：溶解氧不足可致缺氧、甚至厌氧，会严重影响好氧处理效果，因此必须保证足够的曝气时间。溶解氧应保持在2mg/l左右。

B、营养物：主要由碳、氢、氮、磷等组成，本项目废水C/N比较小，必要时需添加碳源、磷等营养源。

C、有害物质：本项目有害物质多，要随时监测了解，做出应急措施。

D、pH：，要随时观察酸碱值并作出应对措施。

E、水温：微生物在18～30℃时生长最好。大于35℃或小于10℃不利于微生物生长。

3.3.3 观察指标

A、SBR池出水水质较好，异味不明显。

B、污泥沉降比：通常为15～30％，若SV大于30％时可考虑排泥。但也要视实际情况而定。

C、污泥沉降速度：速度快说明污泥沉降性能好，污泥中有钟虫等固着性纤毛虫。污泥不沉降且上清液减少可能是污泥膨胀。

D、感官性状：有机物去除较厌氧完全。出水清，浊度低，较好。

E、微生物：随着废水处理效果的变化，伴随着溶解氧、水中有机物的多少等诸多因素，微生物的出现有几个阶段，如图3-1

图3-1  微生物的出现的几个阶段

菌胶团将大分子物质分解为小分子物质，便于原生动物、后生动物吞食。肉足虫、鞭毛虫个体小，呈星点状或蚂蚁状，活动快，显微镜下数目较多。它们对废水水质要求不高，说明废水中有机物较多，但得到一定程度的控制。随着水质逐渐改善，迁移性纤毛虫将取代上述动物，个体较大，呈扁圆形、长条形、环状。数目较肉足虫等少。后期则出现钟虫等固着性纤毛虫，它们常附着在菌胶团边捕食，活动少。还可出现轮虫等后生动物。钟虫和轮虫的存在说明废水处理后水质较好。

4 异常现象发生的原因及处理方法

4.1 污染性状异常及解决对策

 活性污泥及生物膜是废水生物处理系统中降解污染物的主体。正常的活性污泥应以菌胶团细菌为主所组成，并含有以钟虫类为主的多种微型生物，它具有很强的吸附氧化分解有机物的能力，当进入二沉池后，沉降凝聚性能良好，能很快进行泥水分离。下表4-1列出了运行时出现异常的症状、原因及解决对策。

表4-1污染性状异常及解决对策

表4-2水质测定中异常现象及解决对策

生物处理基本原理是利用微生物的代谢活动，将废水中不稳定的有机物降解为稳定的无机物。为了保持微生物的活力，必须提供适宜的环境条件。在连续、均衡的进水和充氧条件下，微生物可具有最大的活力，保持最佳的处理效果。

但是在实际的运行过程中，工厂会因为各种原因（如厂休、节假日、设备大修等）而存在停产。较长时间的断水和停曝，会使活性污泥中的好氧异养微生物不断死亡。在车间恢复生产，废水处理设施开车时，总会出现曝气池中污泥发黑发臭，短时间内处理效果呈规律性下降。如果采用断水时继续曝气的措施，虽然污泥不发黑发臭，但污泥中微生物因内源代谢而不断减少，一旦进水处理效果同样不佳。为此，需要寻找在停工断水或水量下降时合适的运行方法。

4.4根据该废水站的工艺特点，可以考虑下述运行管理方法或应急措施：

4.4.1 间歇曝气法

即利用调节池间断进水、间歇曝气，转转停停，交替运行。根据调节池中贮水量及断水周期，确定间歇次数、进水量，按原设计要求（进水量及曝气量），间歇运行。这样，不会因为过曝气而破坏污泥结构；而当溶解氧和营养物质消耗到临界状态时，下一进水、曝气周期又开始，又不因停曝而出现厌氧状态。这种转转停停的运行方式，既可保持正常处理效果，又可节省电耗。

4.4.2 调节活性污泥量法

 废水量的减少，将降低有机物的量。因此，在预知计划性停产断水的前夕，可一次性大量排泥，以便随后可以维持污泥负荷率，使之不致下降过多。整个处理系统内，总的污泥量可减少1/3～1/2；随后按正常流量的1/2～1/4左右进水，适当减少曝气量，处理效果可无影响。

4.4.3 加大调节池的容积

使用上述各种方法，都要求充分发挥调节池的作用。在断水前，贮存尽可能多的废水。本工程中有较大的事故池，可在停产前作为调节池使用，以便最大量的储存废水。

5 结论

本课题对“水解酸化—SBR”组合工艺处理煤气化废水进行了试生产研究，通过试验确定了混凝剂、助凝剂及其最佳药量；通过现场调试试验考察了回流至水结酸化池对SBR生化系统的处理效率，从曝气设备、溶解氧、ORP、pH值等对有机物的降解及脱氮性能进行了分析，得出如下结论：

（1）煤气化废水作为一种高氨氮污水，采用水解酸化—SBR为主体的治理工艺经实际运行证明，其技术上是可靠的，经济上是合理的，该工艺具有占地面积小、运行稳定、抗冲击负荷能力强等优点。

（2）调试过程中通过试验确定了煤气化废水混凝处理的最佳工艺参数，絮凝剂PAC药量投加为120mg/L、助凝剂PAM药量投加为2.0mg/L，调试结果证明，该混凝预处理系统处理效果良好。

（3）由于SBR系统存在空间上完全混合，时间上理想推流的双重流体力学特征，而该SBR工艺改变了传统的运行方式，在曝气阶段后面加入了回流阶段，并在回流阶段加入一定量的甲醇作为反硝化的碳源，调试实践证明对脱除氨氮起到了很好的效果。

（4）由于SBR在宏观和微观尺度上都存在缺氧与好氧的交替环境，所以它的脱氮性能得到良好的发挥，通过现场调试，确定了SBR最佳工艺参数运行方式为：进水曝气2.0小时，（回流1.0小时、曝气1.0小时，循环9次），静止沉淀3.0小时，排水排泥1.0小时，周期为24.0小时。

（5）该水解酸化—SBR生化系统在去除有机物的同时，具有良好的脱除氨氮的功能，出水达到了国家一级A标准。

致  谢

时光飞逝，三年的学习生活即将结束，在这三年中，我感受到了来自方方面面的温暖和关怀。

我要感谢我的指导老师冯涛老师，冯老师学识渊博、治学严谨、谦逊和蔼，在知识的学习中给我很多启发和指导，使我从冯老师身上学到了很多东西。衷心感谢冯老师来对我的培养和关怀，在此论文完成之际，我要诚挚地向冯老师说一声：谢谢！

实习得以顺利完成，还得到了永煤集团龙宇煤化工朱斌工程师的极大指导和帮助。在半年多的实习过程中，朱工时刻都在关注我们的学习情况，对实习中出现的问题及时帮助我一起讨论、分析并寻求解决的办法，在此对朱工的帮助和指导表示诚挚的谢意！

实习期间，在永煤集团龙宇煤化工的各位学长也给予了热情的帮助和指导，在此向各位学长表示感谢！

感谢我的各位同学和朋友对我生活上和工作上的帮助！

参 考 文 献

1唐受印，戴友芝，汪大翠.废水处理工程.北京：化学工业出版社，2004，703

2李海曙.SBR法处理煤气化灰水.工业水处理，2007（1）：69~72

3门长贵.气化废水的处理技术. 煤化工，1999（5）：26~28

4李英.大型甲醇生产厂废水治理措施.山西煤炭管理干部学院学报，2007（3）：136~138

5李海曙. SBR法处理鲁奇加压气化废水存在问题的探讨及措施. 山东科学，2005（10）：83~85

6周雪飞，任南琪.高浓度甲醇废水的两段厌氧消化.中国沼气，2002（1）：15~28

7李海曙.SBR法处理煤气化灰水.工业水处理，2007（1）：69~72

8邱艳华. 常温条件下UASB-SBR工艺处理甲胺-甲醇废水的试验研究：[学位论文]，西安：长安大学，2005

9庄会栋. 混凝_SBR工艺处理煤气化废水的生产性试验研究：[学位论文]，南京：南京理工大学，2006

10邵享文. 厌氧序批式反应器处理高浓度甲醇废水的研究：[学位论文]，西安：西安建筑科技大学，2004